NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ MỊN CỦA PHỤ GIA TRO BAY TỚI CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOCLANG HỖN HỢP PHẦN MỞ ĐẦU Nƣớc ta là nƣớc đang phát triển và định hƣớng hội nhập sâu rộng với quốc tế, tìm kiếm cơ hội thúc đẩy phát triển mạnh mẽ hơn nữa nhằm thu hẹp khoảng cách với các nƣớc. Trong đó, xây dựng cơ sở hạ tầng là một trong những công việc tiên phong trong công cuộc đổi mới phát triển. Do vậy, ngành vật liệu xây dựng đƣợc quan tâm và yêu cầu nâng cao năng lực sản xuất, chất lƣợng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng cao. Xi măng là vật liệu cơ bản, truyền thống, chiếm tỉ trọng khá lớn cấu thành công trình xây dựng cho nên phát triển ngành công nghiệp xi măng – vấn đề nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giảm giá thành tăng tính cạnh tranh – nằm trong định hƣớng chung và phải đƣợc chú trọng. Việt Nam hiện nay và trong thời gian sắp tới có nhiều nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đốt than đang và sắp sửa hoạt động, lƣợng tro xỉ thải ra hàng năm là rất lớn. Theo kết quả điều tra đánh giá nguồn tro xỉ và các giải pháp sử dụng của Trung tâm xi măng – Viện vật liệu xây dựng, đƣợc xây dựng trên cơ sở của Quy hoạch điện VII, khối lƣợng tro xỉ thải trong năm 2015 khoảng 12,8 triệu tấn, đến năm 2020 khoảng 25,4 triệu tấn và đến năm 2030 khoảng 38,3 triệu tấn. Đây là lƣợng tro xỉ rất lớn cần có các giải pháp để tiêu thụ. Sử dụng tro xỉ NMNĐ cho sản xuất các sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung là một trong những giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lƣợng lớn và đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Tro bay (fly ash FA) là những hạt tro rất nhỏ bị cuốn theo khí từ ống khói của các nhà máy nhiệt điện do đốt nhiên liệu than. Loại phế thải này nếu không đƣợc thu gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là một hiểm họa đối với môi trƣờngnhất là trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hiện nay. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đã và đang đƣợc các nhà khoa học, công nghệ trong và ngoài nƣớc quan tâm đặc biệt. Đối với tro bay, đây là phế thải công nghiệp của ngành nhiệt điện, thu đƣợc từ quá trình lọc khí thải của buồng đốt. Tro bay là những hạt rất nhỏ, hình cầu có độ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN MINH ĐẠI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG ĐỘ MỊN CỦA PHỤ GIA TRO BAY TỚI CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG POOCLANG HỖN HỢP GVHD: TS Nguyễn Thành Đông Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thành Đông giao đề tài tận tình hƣớng dẫn em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn CNVL silicat thầy Viện Kỹ Thuật Hóa Học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội toàn thể anh chị, bạn lớp CB Vicem 16B0016 động viên, khích lệ tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông DANH MỤC Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1.Khái niệm xi măng poóc lăng hỗn hợp 1.2 Phụ gia xi măng: 1.3 Thành phần khoáng, hoá Clinker 12 1.4 Đặc trƣng khoáng clinker 13 1.5 Tính chất kỹ thuật xi măng: 14 1.6 Giới thiệu chung tro bay nhiệt điện 16 1.7 Một số cơng trình nghiên cứu dùng tro bay làm phụ gia xi măng nƣớc 25 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Thiết lập phối liệu nghiên cứu 32 2.2 Quy trình nghiên cứu thực nghiệm 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 40 3.1 Kết khảo sát tính chất tro bay 40 3.2 Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nguyên khai đến tính chất lý xi măng 45 3.3 Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng 50 3.4 So sánh tác động tro bay nguyên khai tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa clinker[1] .12 Bảng 1.2 Thành phần khoáng clinker .13 Bảng 1.3.Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 18 Bảng 1.4 Chỉ tiêu kỹ thuật tro bay dùng cho xi măng TCVN 10302 : 2014[8] .19 Bảng 1.5 Thành phần hóa học tro số nƣớc [9] 20 Bảng 1.6.Thành phần hóa học tro bay Ba Lan từ nguồn nguyên liệu khác 21 Bảng 1.7: Phân bố kích thƣớc hạt phân đoạn tro bay Israel[12] 22 Bảng1.8 Kích thƣớc hạt tro bay thƣơng phẩm 22 Bảng 1.9 Tỉ lệ tro bay sử dụng xi măng nƣớc[13] 24 Bảng 2.1 Cấp phối nghiên cứu 32 Bảng 2.2 Các phƣơng pháp phân tích 34 Bảng 2.3 thành phần hóa học clinker .38 Bảng 2.4 Thành phần khoáng clinker 39 Bảng 2.5 Thành phần hóa thạch cao 39 Bảng 3.1 Thành phần hóa học tro bay 40 Bảng3.2 phân bố cỡ hạt tro bay nguyên khai: 41 Bảng 3.3 Phân bố cỡ hạt tro bay nghiền: 42 Bảng 3.4 hoạt tính cƣờng độ tro bay 44 Bảng 3.5 Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn mẫu 45 Bảng 3.6 Kết xác định thời gian đông kết mẫu 46 Bảng 3.7 độ ổn định thể tích 47 Bảng 3.8 Kết cƣờng độ 48 Bảng 3.9 Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn mẫu 50 Bảng 3.9 Kết xác định thời gian đông kết mẫu 51 Bảng 3.10 Độ ổn định thể tích 52 Bảng 3.11 Kết cƣờng độ .53 Hình 3.13 biểu đồ cƣờng độ tro bay nghiền .53 Bảng 3.12 Bảng lý mẫu thí nghiệm 54 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đơng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình1.1 Ảnh hƣởng hàm lƣợng tro bay 27 Hình 2.1 Máy Bliner 36 Hình 2.2 Máy trộn 37 Hình 2.3 Máy rằn 37 Hình 2.4 máy ép mẫu 38 Hình 3.2 Thành phần hạt tro bay nghiền 42 Hình 3.3.Ảnh SEM tro bay nguyên khai 43 Hình 3.4: Ảnh SEM tro bay nghiền 43 Hình 3.5 Biểu đồ hoạt tính cƣờng độ tro bay 44 Hình 3.6 biểu đồ nƣớc tiêu chuẩn tro bay nguyên khai 45 Hình 3.7 biểu đồ thời gian đơng kết tro bay nguyên khai 47 Hình 3.8 biểu đồ độ ổn định thể tích tro bay nguyên khai .48 Hình 3.9 biểu đồ cƣờng độ tro bay nguyên khai 49 Hình 3.10 biểu đồ nƣớc tiêu chuẩn tro bay nghiền 50 Hình 3.11 biểu đồ thời gian đông kết tro bay nghiền 51 Hình 3.12 biểu đồ độ ổn định thể tích tro bay nghiền 52 Hình 3.13 biểu đồ cƣờng độ tro bay nghiền .53 Bảng 3.12 Bảng lý mẫu thí nghiệm 54 Hình 3.14 biểu đồ thời gian đông kết 54 Hình 3.15 biểu đồ cƣờng độ 55 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hợp chất, thuật ngữ Viết tắt, ký hiệu CaO C SiO2 S Al2O3 A Fe2O3 F MgO M CaOtd Vôi tự Mất nung MKN Khoáng 3CaO.SiO2 C3S Khoáng 2CaO.SiO2 C2S Khoáng 3CaO.Al2O3 C3A Khoáng 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông PHẦN MỞ ĐẦU Nƣớc ta nƣớc phát triển định hƣớng hội nhập sâu rộng với quốc tế, tìm kiếm hội thúc đẩy phát triển mạnh mẽ nhằm thu hẹp khoảng cách với nƣớc Trong đó, xây dựng sở hạ tầng công việc tiên phong công đổi phát triển Do vậy, ngành vật liệu xây dựng đƣợc quan tâm yêu cầu nâng cao lực sản xuất, chất lƣợng sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn ngày cao Xi măng vật liệu bản, truyền thống, chiếm tỉ trọng lớn cấu thành cơng trình xây dựng phát triển ngành công nghiệp xi măng – vấn đề nâng cao chất lƣợng sản phẩm giảm giá thành tăng tính cạnh tranh – nằm định hƣớng chung phải đƣợc trọng Việt Nam thời gian tới có nhiều nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) đốt than sửa hoạt động, lƣợng tro xỉ thải hàng năm lớn Theo kết điều tra đánh giá nguồn tro xỉ giải pháp sử dụng Trung tâm xi măng – Viện vật liệu xây dựng, đƣợc xây dựng sở Quy hoạch điện VII, khối lƣợng tro xỉ thải năm 2015 khoảng 12,8 triệu tấn, đến năm 2020 khoảng 25,4 triệu đến năm 2030 khoảng 38,3 triệu Đây lƣợng tro xỉ lớn cần có giải pháp để tiêu thụ Sử dụng tro xỉ NMNĐ cho sản xuất sản phẩm liên quan đến xi măng, bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung giải pháp tiêu thụ tro xỉ với khối lƣợng lớn đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật cao Tro bay (fly ash - FA) hạt tro nhỏ bị theo khí từ ống khói nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu than Loại phế thải không đƣợc thu gom, tận dụng không lãng phí lớn mà cịn hiểm họa môi trƣờng-nhất thời kỳ phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp Chính vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận dụng tro bay lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đƣợc nhà khoa học, cơng nghệ ngồi nƣớc quan tâm đặc biệt Đối với tro bay, phế thải công nghiệp ngành nhiệt điện, thu đƣợc từ q trình lọc khí thải buồng đốt Tro bay hạt nhỏ, hình cầu có độ HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đơng linh động cao, thành phần hóa học có chứa nhiều SiO2 Al2O3 hoạt tính Nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy tro bay có tác động tích cực đến tính chất lý xi măng, đặc biệt có khả tham gia tạo thành hợp chất CSH, CAH có lợi cho cấu trúc đá xi măng Trong phối liệu xi măng, độ mịn phối liệu nói chung cấu tử nói riêng thƣờng có ảnh hƣởng lớn đến tính chất lý xi măng Do việc tiếp tục có nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn tro bay cần thiết Đồng thời, sâu vào phân tích cấu trúc hạt tro bay thấy chúng chứa nhiều lỗ xốp bên Vì vậy, tro bay đƣợc nghiền nhỏ bị phá vỡ cấu trúc dạng hình cầu, mà mang đến tính linh động cho hỗn hợp nhƣng lại hình thành đƣợc nhiều bề mặt sinh có cấu trúc xốp, hoạt tính cao, qua chúng có tác động tích cực khác đến tính chất lý xi măng Trên sở đó, việc nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn phụ gia tro bay đến tính chất lý xi măng PCB cần thiết để góp phần làm sáng tỏ thêm vai trị tro bay cơng nghệ sản xuất xi măng chúng đƣợc sử dụng dƣới nhiều dạng công nghệ khác nhƣ trộn sau nghiền xi măng, nghiền xi măng… Chính vậy, đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn phụ gia tro bay tới tính chất lý xi măng pooc lăng hỗn hợp” đƣợc chọn làm chủ đề cho luận văn thạc sỹ HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn tro bay nhiệt điện đến tính chất lý xi măng Nghiên cứu biến đổi tính chất tro bay sau nghiền ảnh hƣởng đến tính chất lý xi măng Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu đê tài tính chất lý xi măng gồm: Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn Thời gian đông kết Độ ổn định thể tích Cƣờng độ nén R3,R7,R28 ngày tuổi Các nguyên liệu dùng nghiên cứu gồm: Tro bay từ nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn Clanhke xi măng Hoàng Mai Thạch cao Oman HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1.Khái niệm xi măng poóc lăng hỗn hợp Xi măng poóc lăng hỗn hợp loại chất kết dính thuỷ, đƣợc chế tạo cách nghiền mịn hỗn hợp clinker xi măng poóc lăng với phụ gia khoáng lƣợng thạch cao cần thiết cách trộn phụ gia khoáng nghiền mịn với xi măng pc lăng khơng chứa phụ gia khống Phụ gia khống để sản xuất xi măng pc lăng hỗn hợp phải thỏa mãn yêu cầu TCVN 6882 : 2001 quy chuẩn sử dụng phụ gia sản xuất xi măng Tổng lƣợng phụ gia khống (khơng kể thạch cao) xi măng pc lăng hỗn hợp, tính theo khối lƣợng xi măng, khơng lớn 40% phụ gia đầy khơng lớn 20% Xi măng poóc lăng hỗn hợp gồm ba mác PCB30, PCB40 PCB50, đó: PCB quy ƣớc cho xi măng poóc lăng hỗn hợp; Các trị số 30, 40 , 50 cƣờng độ nén tối thiểu mẫu vữa chuẩn tuổi 28 ngày đóng rắn, tính N/mm2 Phối liệu hỗn hợp nguyên liệu đƣợc trộn với theo tỷ lệ đƣợc tính tốn trƣớc Clinker sản phẩm nhận đƣợc sau nung đến kết khối hỗn hợp phối liệu có thành phần xác định đảm bảo tạo khóang Silicat, Aluminat, Alumoferit với tỷ lệ yêu cầu Thạch cao loại đá thiên nhiên nhân tạo chứa khoáng CaSO4.2H2O đƣợc dùng phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết xi măng 1.2 Phụ gia xi măng: 1.2.1 Phụ gia hoạt tính puzolan Phụ gia khống hoạt tính puzolan phụ gia có nguồn gốc thiên nhiên hay nhân tạo dạng nghiền mịn khuấy trộn tự khơng đóng rắn, nhƣng có khả phản ứng với vôi nhiệt độ thƣờng tạo thành sản phẩm có hoạt tính kết HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông Tho gian dong ket Phút 250 200 150 bắt đầu 100 kết thúc 50 ĐC-2 NK009-2 NK0063-2 NK0045-2 Hình 3.7 biểu đồ thời gian đông kết tro bay nguyên khai Nhận xét: Thời gian bắt đầu đông kết mẫu dao động khoảng 145-155 phút kết thúc 175 – 195 phút, đáp ứng theo tiêu chuẩn TCVN6260 : 2009 Thời gian đông kết phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker xi măng, độ mịn xi măng, lƣợng loại phụ gia xi măng, thạch cao xi măng có tác dụng điều chỉnh thời gian đơng kết xi măng Hiện tƣợng đƣợc giải thích hạt tro bay có cấu trúc xốp rỗng, tiếp xúc với nƣớc trộn chúng có khả hút giữ nƣớc bên làm cho lƣợng nƣớc ban đầu tham gia thủy hóa suy giảm Sau lực hút kéo nƣớc hạt xi măng đủ lớn tro bay tiết nƣớc giữ trƣớc cho q trình thủy hóa tiếp tục Các mẫu thời gian bắt đầu kết thúc đáp ứng đƣợc TCVN6260 : 2009 3.2.3 Ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích Bảng 3.7 độ ổn định thể tích Ký hiệu mẫu Độ ổn định thể tích (mm) ĐC-2 0,75 NK009-2 0,75 NK0063-2 0,65 NK0045-2 0,55 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 47 on dinh the tich mm 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 ĐC-2 NK009-2 NK0063-2 NK0045-2 Hình 3.8 biểu đồ độ ổn định thể tích tro bay nguyên khai Nhận xét: Nhìn vào bảng cho thấy mẫu cho thấy mẫu NK0042-2 có độ nở thể tích nhỏ Q trình nở thể tích mẫu xi măng CaO tự phản ứng làm tăng thể tích mẫu, đƣa phụ gia tro bay mịn vào phản ứng với vơi tự làm cho mẫu xi măng ổn định thể tích, giá trị thấp nhiều so với tiêu chuẩn TCVN 6260 : 2009 cho phép độ ổn định thể tích xi măng lên đến 10 mm 3.2.4 Ảnh hưởng đến cường độ học Bảng 3.8 Kết cường độ Tên mẫu Cƣờng độ ( N/mm2) Tro bay% R3 R7 R28 ĐC-2 20 25.30 33.16 42.83 NK009-2 20 29.31 32.87 44.53 NK0063-2 20 24.58 31.76 45.37 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 48 Hình 3.9 biểu đồ cường độ tro bay nguyên khai Nhận xét: Tro bay mịn tuổi ngày ngày có cƣờng độ giảm nhẹ nhƣng tuổi muộn 28 ngày có xu hƣớng tăng lên Ở cƣờng độ 3,7 ngày tuổi, mẫu NK0063-2, NK009-2 thấp mẫu ĐC2 giải thích tƣợng phát triển cƣờng độ ban đầu phụ thuộc vào khống đóng góp nhiều vào cƣờng độ ngày ngày tuổi Đến 28 ngày tuổi cƣờng độ nén mẫu NK009-2, NK0063-2 phát triển cao mẫu ĐC-2 Ở vai trò phụ gia nhƣ giải thích phần trên, phản ứng thủy hóa làm tăng khống CSH, CAH Và tro bay có cấu trúc hình cầu tro bay có khả chèn lấp đầy lỗ trống nhƣ ổ bi đá xi măng cho cƣờng độ cao HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 49 3.3 Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng 3.3.1 Ảnh hưởng đến lượng nước tiêu chuẩn Bảng 3.9 Lượng nước tiêu chuẩn mẫu Ký hiệu mẫu Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn % NG0063-2 25,4 NG0045-2 25,4 % nuoc tieuchuan 30 20 10 mẫu NG0063 NG0045 Hình 3.10 biểu đồ nước tiêu chuẩn tro bay nghiền Nhận xét: Nhƣ giải thích lƣợng nƣớc tiêu chuẩn ổn định mức 25,4% cấp phối sử dụng tro bay độ mịn khác so với cấp phối không sử dụng tro bay lƣợng nƣớc tiêu chuẩn dao động từ 29-30 %, kích thƣớc hạt khác phổ biến dạng hình cầu nhƣ ảnh Sem thể hạt to nhỏ khác nhƣng dạng hình cầu, có tác dụng trơn trƣợt Hiện tƣợng đƣợc giải thích hạt tro bay có dạng hình cầu, kích thƣớc nhỏ, phần hạt tro bay nghiền bị phá vỡ dạng hình cầu, cịn lƣợng định giữ nguyên đƣợc cấu trúc hình cầu len lõi vào khoảng hạt xi măng, đóng vai trị nhƣ “ổ bi” giúp hạt xi măng trơn trƣợt làm tăng tính lƣu biến hệ, nhờ làm giảm nhẹ lƣợng nƣớc tiêu chuẩn so với xi măng thƣờng ( xi măng Vicem Hoàng Mai lƣợng nƣớc tiêu chuẩn từ 2930%) HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 50 3.3.2 Ảnh hưởng đến thời gian đông kết Bảng 3.9 Kết xác định thời gian đông kết mẫu thời gian bắt đầu thời gian bắt đầu đông kết (phút) đông kết (phút) NG0063-2 145 195 NG0045-2 115 165 Phút Ký hiệu mẫu Hình 3.11 biểu đồ thời gian đơng kết tro bay nghiền Nhận xét: Khi nghiền mịn hoạt tính cao tốc độ phản ứng nhanh dẫn đến thời gian bắt đầu kết thúc đông kết sớm, thời gian bắt đầu đông kết mẫu khác mẫu NG0045-2 có thời gian bắt đầu kết thúc sớm nhiều so với mẫu NG0063-2 Nhƣ giải thích hàm lƣợng tro bay nghiền mịn bị phá vỡ kích thƣớc hạt hạt bị nghiền nhỏ tăng tính linh động làm nhanh q trình thủy hóa xi măng Hơn tăng độ mịn tro bay đồng nghĩa với q trình khống thủy hóa ban đầu tham gia phản ứng tăng dẫn đến thời gian đông kết đá xi măng ngắn HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 51 3.3.3 Ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích Bảng 3.10 Độ ổn định thể tích Ký hiệu mẫu Độ ổn định thể tích (mm) NG0063-2 0,75 NG0045-2 0,25 mm Biểu đồ độ ổn định thể tích Hình 3.12 biểu đồ độ ổn định thể tích tro bay nghiền Nhận xét: Nhìn vào bảng cho thấy mẫu NK0063-2, NK0045-2 độ nở thể tích khác Q trình nở thể tích mẫu xi măng CaO tự phản ứng làm tăng thể tích mẫu, đƣa phụ gia tro bay mịn vào phản ứng với vôi tự làm cho mẫu xi măng ổn định thể tích Nhìn vào kết thí nghiệm cho thấy tro bay mịn hút vơi cao mẫu NG0045-2 thể rõ nhất, độ nở thể tích bé giá trị thấp nhiều so với tiêu chuẩn TCVN 6260 : 2009 cho phép độ ổn định thể tích xi măng lên đến 10 mm HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 52 3.3.4 Ảnh hưởng đến cường độ học Bảng 3.11 Kết cường độ Tên mẫu Cƣờng độ ( N/mm2) Tro bay, % R3 R28 NG0063-2 20 25.41 43.75 NG0045-2 20 26.28 47.91 Biểu đồ cƣờng độ (N/mm2) 60 50 40 R3 30 R7 R28 20 10 NG0063-2 NG0045-2 Hình 3.13 biểu đồ cường độ tro bay nghiền Nhận xét: Ở cƣờng độ R3, mẫu NG0063, NG0045 gần nhƣ nhƣng đến 28 ngày tuổi cƣờng độ nén mẫu NK0045-2 cao mẫu NG0063-2, điều giải thích tƣợng do tro bay có cấu trúc xốp hút nƣớc phản ứng tuổi sớm thấp sau lực hút kéo nƣớc hạt xi măng đủ lớn tro bay tiết nƣớc cho trình thủy hóa tiếp tục tạo cƣờng độ tuổi muộn 28 ngày cao vai trò tro bay mịn nhƣ giải thích phần trên, làm tăng khống CSH, CAH Và tro bay có cấu trúc hình cầu kích thƣớc hạt tro bay mịn có khả HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 53 chèn lấp đầy lỗ rỗng đá xi măng làm tăng độ đặc cho đá xi măng 3.4 So sánh tác động tro bay nguyên khai tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng Bảng 3.12 Bảng lý mẫu thí nghiệm Nƣớc tiêu chuẩn (%) Tên mẫu Độ ổn định thể tích(mm) Thời gian đơng kết(phút) Cƣờng độ N/mm2 Bắt đầu Kết thúc R3 R28 NK0045-2 25,4 0,55 155 180 24.52 42.55 NG0045-2 25,4 0,25 115 165 26.28 47.91 Biểu đồ thời gian đông kết thoi gian dong ket Phút 200 180 160 140 120 100 Bắt đầu 80 kết thúc 60 40 20 NK0045-2 NG0045-2 Hình 3.14 biểu đồ thời gian đông kết HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đơng 54 Biểu đồ cƣờng độ Hình 3.15 biểu đồ cường độ Từ kết nghiên cứu tác động tro bay nguyên khai tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng nhƣ sau: - Ảnh hƣởng lƣợng nƣớc tiêu chuẩn tro bay nguyên khai: Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker, độ mịn xi măng, hàm lƣợng loại phụ gia có xi măng, nghiên cứu lƣợng nƣớc tiêu chuẩn không thay đổi gữa mẫu - Ảnh hƣởng thời gian đông kết mẫu tro bay nguyên khai: Thời gian đơng kết phụ vào thành phần khống, độ mịn xi măng lƣợng loại phụ gia xi măng , thạch cao có tác dụng điều chỉnh thời gian đông kết xi măng, mẫu nghiên cứu tro bay nguyên khai NK0063-2 , NK 0045-2 thời gian đơng kết khơng có thay đổi gữa mẫu - Ảnh hƣởng tro bay nguyên khai cƣờng độ: Q trình đóng rắn xi măng có nhiều yếu tố tác động đến cƣờng độ, thành phần khoáng độ mịn, lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, môi trƣờng, nhiệt độ, mẫu nghiên cứu cƣờng độ R3,R7,R28 mẫu không thay đổi nhiều - Ảnh hƣởng nƣớc tiêu chuẩn tro bay nghiền: Nhìn cách tổng quát thấy độ mịn tro bay tăng lên lƣợng nƣớc tiêu chuẩn xi măng HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 55 không đổi Tuy nhiên lƣợng nƣớc tiêu chuẩn xi măng thí nghiệm tỉ lệ tro bay không đổi nhƣng độ mịn khác , điều chứng tỏ xi măng có độ mịn cao chịu lúc hai tác động nghịch Tác dụng “ổ bi” nhƣ nêu giúp giảm lƣợng nƣớc tiêu chuẩn, tăng độ mịn tro bay hiệu ứng ổ bi chiếm ƣu làm giảm lƣợng nƣớc tiêu chuẩn - Ảnh hƣởng thời gian đông kết mẫu tro bay nghiền: Thời gian đông kết mẫu tro bay nghiền khác biệt nguyên nhân tăng độ mịn tro bay lên thời gian đơng kết bắt đầu kết thúc ngắn, điều đƣợc lý giải độ mịn cao kích thƣớc hạt nhỏ diện tích phản ứng với nƣớc tăng làm nhanh, cho cƣờng độ đá xi măng cao khả chống thấm tốt Nhiều kết nghiên cứu cho thấy hạt xi măng có kích thƣớc nhỏ 30µm phản ứng nhanh với nƣớc - Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nghiền đến cƣờng độ: Độ mịn xi măng yếu tố định động học q trình thủy hóa kết ảnh hƣởng đến tốc độ phát triển cƣờng độ Nói chung tốc độ phát triển cƣờng độ ban đầu tăng lên tỷ lệ hạt mịn tăng Tỷ lệ nƣớc/xi măng yếu tố định độ rỗng đá xi măng Ở mức độ thủy hóa định, cƣờng độ đạt đƣợc tăng lên tỷ lệ nƣớc/xi măng giảm Trong đó, cƣờng độ sớm đƣợc định chủ yếu độ mịn xi măng gia tăng lƣợng hạt mịn tăng lên tăng diện tích bề mặt riêng (ở tỷ lệ nƣớc/xi măng không đổi) Vậy tăng độ mịn tro bay lên phát triển cƣờng cao điều phù hợp với kết nghiên cứu HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thơng qua q trình khảo sát tính chất tro bay Nghi Sơn ảnh hƣởng đến tính chất lý xi măng rút số kết luận sau: Tro bay Nghi Sơn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tro bay sử dụng sản xuất xi măng theo TCVN 10302 : 2014 đạt yêu cầu sử dụng làm phụ gia khống hoạt tính cho xi măng Tro bay sau nghiền có độ số hoạt tính R28 = 45.5 N/mm2, cao so với tro bay nguyên khai có R28 = 42.82 N/mm2 Việc nghiền mịn vừa làm tăng tính đồng hỗn hợp vừa làm tăng độ hoạt tính tro bay, qua góp phần làm tăng lƣợng tro bay sử dụng cấp phối nghiền xi măng Có thể sử dụng tro bay nhiệt điện Nghi Sơn làm phụ gia cấp phối sản xuất xi măng PCB40 Hoàng Mai Tro bay nghiền mịn dƣới sàng 0045 làm phụ gia đến 20% giúp cải thiện tính chất xi măng điển hình việc dùng 20% tro bay nguyên khai đạt 42,83 N/mm2 nghiền mịn cƣờng độ 28 ngày lên tới 47,91 N/mm2 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 57 Kiến nghị Tiếp tục sử dụng tro bay Nghi Sơn làm phụ gia sản xuất xi măng Vicem Hoàng Mai, tro bay đƣa vào làm phụ gia sản xuất giảm đƣợc chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, xử lý đƣợc phế thải công nghiệp, hạn chế đƣợc ô nhiễm môi trƣờng tro bay gây ra, giảm đƣợc lƣợng xi măng tức hạn chế việc khia thác tài nguyên, hạn chế việc nhiễm mơi trƣờng q trình sản xuất xi măng HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lea; Frederick Measham (1970), The chemistry of cement and concrete Bộ Khoa học Công nghệ (2003), TCVN 4030 - 2003 Xi măng, phương pháp xác định độ mịn Bộ Khoa học Công nghệ (2009), TCVN 2682 - 2009 Xi măng Poóc lăng Yêu cầu kỹ thuật Joshi, R.C and Lohita RP (1997), Fly ash in concrete: production, properties and uses Vol CRC Press Li Shuang Xi; Yang Tuan She; Wang Zhi Ming; Hu Quan (2011), Experiment and micro-mechanism study on mechanical properties and durability of high-calcium fly ash concrete Key Engineering Materials Vol 480 Trans Tech Publ 59-65 Lafarge (2007), Fly ash in Concrete Applications, Lafarge North America Cement Operting Regions http://www.lafarge-na.com ASTM C 618 - 05 (2005), Specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in concrete Bộ Khoa học Công nghệ (2014), TCVN 10302 - 2014 Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây xi măng - Activity admixture - Fly ash for concrete, mortar and cement Goodarzi Fariborz (2006), Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants Fuel Vol 85 1418-1427 10 Blissett R.S Rowson N.A (2012), A review of the multi-component utilisation of coal fly ash Fuel 97: p 1-23 11 Sarbak Z Stańczyk A Kramer-Wachowiak M (2004), Characterisation of surface properties of various fly ashes Powder Technology 145(2): p 8287 12 Ma Baoguo; Qi Meng; Peng Jun; Li Zongjin (1999), The compositions, surface texture, absorption, and binding properties of fly ash in China Environment international 25(4): p 423-432 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 59 13 Diamond Sidney (1986), Particle morphologies in fly ash Cement and Concrete Research 16(4): p 569-579 14 Foner HenryA; Robl ThomasL; Hower JamesC; Graham UschiM (1999), Characterization of fly ash from Israel with reference to its possible utilization Fuel 78(2): p 215-223 15 Phạm Thị Chọn (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia hỗn hợp tro bayCMC đến tính chất xi măng 16 American Coal Ash Association (2015), Coal Combustion Products Production & Use Statistics http://www.acaa- usa.org/Publications/ProductionUseReports.aspx 17 Haibin Liu; Zhenling Liu (2010), Recycling utilization patterns of coal mining waste in China Resources, Conservation and Recycling 54(12): p 1331-1340 18 The Auditorium NDCC II Convention Centre (2012), Thermal power stations of various power utilities in the country during the year 2010-2012 http://flyash2012.missionenergy.org/intro.html 19 Skodras G.; Grammelis P.; Kakaras E.; Karangelos D.; Anagnostakis M.; Hinis E (2007), Quality characteristics of Greek fly ashes and potential uses Fuel processing technology Vol 88 77-85 20 SINGH MANORAMA GUPTA1and SP (2012), Fly ash production and its utilization in different countries 21 Hiệp hội Năng lƣợng Việt Nam - VEA (2016), Chuẩn bị vận hành tổ máy nhiệt điện Duyên Hải http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-luc-vietnam/chuan-bi-van-hanh-to-may-1-nhiet-dien-duyen-hai-3.html 22 ThS Nguyễn Văn Đoàn (2009), Kết nghiên cứu KHCN http://www.moc.gov.vn/vi/web/guest/trang-chi-tiet/-/tin-chitiet/Z2jG/85/30680/ten-de-tai-nghien-cuu-su-dung-tro-bay-nha-may-nhietdien-suralaya-indonesia-lam-phu-gia-khoang-cho-san-xuat-xi-mang-taicong-ty-xi-mang-holcim-viet-nam html HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 60 23 Tang S W.; Cai X H.; He Z.; Shao H Y.; Li Z J.; Chen E (2016), Hydration process of fly ash blended cement pastes by impedance measurement Construction and Building Materials Vol 113 939-950 24 Bouzoubaa Nabil; Zhang M.H.; Bilodeau A.; Malhotra V.M (1997), The effect of grinding on the physical properties of fly ashes and a Portland cement clinker Cement and concrete research 27(12): p 1861-1874 25 Luxán María Pilar de; De Rojas MI Sanchez; Frías Moisés (1989), Investigations on the fly ash-calcium hydroxide reactions Cement and Concrete Research 19(1): p 69-80 HVTH: Trần Minh Đại GVHD – TS :Nguyễn Thành Đông 61 ... tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn tro bay nhiệt điện đến tính chất lý xi măng Nghiên cứu biến đổi tính chất tro bay sau nghiền ảnh hƣởng đến tính chất lý xi măng Đối tƣợng nghiên cứu: ... đến tính chất lý xi măng Trên sở đó, việc nghiên cứu ảnh hƣởng độ mịn phụ gia tro bay đến tính chất lý xi măng PCB cần thiết để góp phần làm sáng tỏ thêm vai trị tro bay cơng nghệ sản xuất xi măng. .. 3.2 Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nguyên khai đến tính chất lý xi măng 45 3.3 Ảnh hƣởng độ mịn tro bay nghiền đến tính chất lý xi măng 50 3.4 So sánh tác động tro bay